Promienie kosmiczne składające się z naładowanych elektrycznie cząstek o dużej energii nieustannie bombardują atmosferę ziemską. Cząstki te pochodzą z głębokiej przestrzeni kosmicznej, przebyły miliardy lat świetlnych. Skąd jednak pochodzą? Co wystrzeliwuje je przez Wszechświat z tak ogromną siłą? Zagadnienia te należą do najważniejszych wyzwań astrofizyki od ponad stulecia.
Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez Uniwersytet w Würzburgu oraz Uniwersytet w Genewie (UNIGE) rzuca światło na jeden aspekt tej tajemnicy: uważa się, że neutrina rodzą się w blazarach, jądrach galaktycznych zasilanych przez supermasywne czarne dziury.
Sara Buson zawsze uważała to za ważne zadanie. W 2017 roku badacz i jego współpracownicy po raz pierwszy wprowadzili blazar (TXS 0506+056) jako potencjalne źródło neutrin. Badanie to wywołało debatę naukową na temat tego, czy rzeczywiście istnieje związek między blazarami a neutrina wysokoenergetyczne.
Po wykonaniu tego pierwszego, pozytywnego kroku zespół prof. Busona otrzymał fundusze od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych na rozpoczęcie w czerwcu 2021 r. ambitnego projektu badawczego obejmującego wielu posłańców. Analizowanie licznych sygnałów (lub „posłańców”, na przykład neutrin) z Wszechświata jest wymagany. Głównym celem jest rzucenie światła na pochodzenie neutrin astrofizycznych, co może zostać potwierdzone blazary jako pierwsze wysoce pewne źródło wysokoenergetycznych neutrin pozagalaktycznych.
Projekt może już pochwalić się pierwszym sukcesem. Naukowcy potwierdzają, że blazary można z pewnością powiązać z neutrinami astrofizycznymi z niespotykaną dotychczas pewnością.
Andrea Tramacere z Uniwersytetu Genewskiego powiedziała: „Proces akrecji i rotacja czarnej dziury prowadzą do powstania relatywistycznych dżetów, w których cząstki są przyspieszane i emitują promieniowanie do energii tysiąca miliardów energii światła widzialnego! Odkrycie związku między tymi obiektami a promieniami kosmicznymi może być „kamieniem z Rosetty” astrofizyki wysokich energii!”
Naukowcy wykorzystali dane dotyczące neutrin z Obserwatorium Neutrino IceCube na Antarktydzie i BZCat, jednego z najdokładniejszych katalogów blazarów. Wykorzystując te dane, musieli udowodnić, że blazary, których pozycje kierunkowe pokrywają się z pozycjami neutrin, nie pojawiły się tam przez przypadek.
Następnie naukowcy opracowują oprogramowanie, które może oszacować, w jakim stopniu rozkłady tych obiektów na niebie wyglądają tak samo.
Andrea Tramacere powiedział: „Po kilkukrotnym rzucie kostką odkryliśmy, że przypadkowe powiązanie może przekroczyć rzeczywiste dane tylko raz na milion prób! To mocny dowód na to, że nasze skojarzenia są prawidłowe”.
Pomimo tego osiągnięcia zespół badawczy uważa, że liczba rzeczy w tej początkowej próbie to dopiero „wierzchołek góry lodowej”. Dzięki swoim wysiłkom zgromadzili „nowe dowody obserwacyjne”, co jest kluczowym elementem tworzenia dokładniejszych modeli akceleratorów astrofizycznych.
Naukowcy zauważyć, „Teraz musimy zrozumieć główną różnicę między obiektami emitującymi neutrina i tymi, które tego nie robią. Pomoże nam to zrozumieć, w jakim stopniu środowisko i akcelerator „rozmawiają” ze sobą. Będziemy wtedy mogli wykluczyć niektóre modele, poprawić zdolność predykcyjną innych i wreszcie dodać więcej elementów do odwiecznej układanki przyspieszenia promieni kosmicznych!”
Referencje czasopisma:
- Sara Buson, Andrea Tramacere i in. Rozpoczęcie podróży po wszechświecie: odkrycie pozagalaktycznych fabryk neutrin. Opublikowano 2022 lipca 14 r. • © 2022. Autor(zy). Opublikowany przez Amerykańskie Towarzystwo Astronomiczne, DOI: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
